一种可模拟现场覆冰气象条件的人工覆冰试验平台

摘要

本发明公开了一种可模拟现场覆冰气象条件的人工覆冰试验平台，包括墙体，墙体为由6块保温板构成的长方体，墙体的一个侧面上设置有密封门，墙体内设置有雾化装置、风向控制装置、数据控制监测系统、试验设备。本发明通过一种可模拟现场覆冰气象条件的人工覆冰试验平台的设计，可同时进行多组导线、绝缘子覆冰、融冰对比实验；给绝缘子、导线覆冰机理研究提供平台，实验参数可调、可控，实验装置灵活、易操作，实验数据采集及时、便于监测，实验方式多样化，且可多组实验对比进行，最大限度提高效率。

说明书

技术领域

本发明属于微气候环境模拟技术领域，具体涉及一种可模拟现场覆冰气 象条件的人工覆冰试验平台。

背景技术

为探寻绝缘子、导线覆冰机理，研究其覆冰、融冰影响因素。通常采用 的方法有：仿真结果数值分析，经验公式推算，以及实验模拟等。

通过计算机仿真对绝缘子、导线的各影响参数进行分析，具有速度快、 效率高的特点，任意改变各影响参数即可得到大量仿真数据，然而其结果过 于理想化，结果准确性较难验证；经验公式推算通常用于验证所得覆冰系数 是否合理，但经验公式只适用于圆形导线，对异形(如椭圆形、扇形、翼形 等)覆冰导线、不同迎风攻角下的导线以及绝缘子覆冰均无法进行验证。

为有效的对绝缘子、导线覆冰机理进行更全面、深入的探索，国内外均 已建设覆冰实验室。却存在着实验室环境单一，无法多组实验同时进行；受 工作条件所限，无法在同一环境下既可进行导线升流实验亦可进行绝缘子升 压实验；实验设备固定，设备无法灵活移动、更换组件；数据采集处理效率 低、无法实时在线监测等。这一系列问题均影响着实验的多组、多量、可调 性以及高效性。

发明内容

本发明的目的是提供一种可模拟现场覆冰气象条件的人工覆冰试验平 台，解决了现有技术不能同时进行多组实验的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种可模拟现场覆冰气象条件的人工覆冰 试验平台，包括墙体，墙体为由6块保温板构成的长方体，墙体的一个侧面 上设置有密封门，墙体内设置有雾化装置、风向控制装置、数据控制监测系 统、试验设备。

本发明的特点还在于：

密封门的两侧分别安装有高透有机玻璃观测窗。

墙体的6块保温板采用聚氨酯双面彩钢板，其中底部的保温板涂有高耐 寒的高强聚氨酯防水涂料。

雾化装置包括置于墙体外侧的进水装置，进水装置连接水管的一端，水 管穿过墙体上开的洞孔进入墙体内部，洞孔与水管之间密封；

水管在墙体内部架设在H型雾化导轨上，H型雾化导轨包括两个相互平 行的第一导轨，第一导轨固定在长向的墙体的内侧壁上，两个第一导轨之间 垂直设置有在第一导轨上移动的轨体，在轨体上架设的水管内密封等间距设 置有喷座，喷座上安装有喷嘴。

进水装置包括高压泵及蓄水桶，水管的另一端与蓄水桶连接。

风向控制装置包括负压风机，负压风机在远离密封门的一侧，负压风机 与墙体外侧的调速器连接，负压风机的靠近密封门的一侧设置有风筒，风筒 远离负压风机的一侧设置有3个相互平行的隔离板，隔离板与风筒垂直；

隔离板的顶部设置有顶板，隔离板的两端通过卡槽与顶板固定，顶板与 风筒之间架设有倾斜板，风筒的上下两端分别设置有上下两块底板，风筒上 部的底板与倾斜板连接，风筒下部的底板下方设置有底座；

顶板的两端分别固接在第一导轨上。

风筒由若干风管排列而成。

数据控制监测系统包括置于墙体外侧的温度控制箱、温湿度压力显示 器，温度控制箱分别连接有制冷机和加热器，制冷机和加热器与负压风机位 于风筒的同侧，温湿度压力显示器的两根引线穿入墙体内部；

还包括置于墙体内部的温湿度巡检仪、风速风向检测仪。

试验设备包括试验导线，试验导线的两端套接有穿墙套管，穿墙套管部 分位于墙体内部、部分位于墙体外部，试验导线依次垂直穿过隔离板；

墙体的顶部固接有铁钩，铁钩通过球头、铁链悬挂绝缘子串，绝缘子串 通过线夹与试验导线连接。

穿墙套管型号为FCGW-24/400-4000，电压等级24kV，电流等级2000A， 温度范围-40到60℃，防污等级4级，导电芯材质为铝，绝缘材质是高温硫 化硅橡胶。

本发明的有益效果是：①本发明在室内设计一套一种可模拟现场覆冰气 象条件的人工覆冰试验平台，随仿真成果的跟进可实时进行现场实验模拟； ②本发明通过一种可模拟现场覆冰气象条件的人工覆冰试验平台的设计，可 同时进行多组导线、绝缘子覆冰、融冰对比实验；给绝缘子、导线覆冰机理 研究提供平台，实验参数可调、可控，实验装置灵活、易操作，实验数据采 集及时、便于监测，实验方式多样化，且可多组实验对比进行，最大限度提 高效率。

附图说明

图1是本发明一种可模拟现场覆冰气象条件的人工覆冰试验平台的俯视 图；

图2是本发明一种可模拟现场覆冰气象条件的人工覆冰试验平台的局部 结构示意图；

图3是本发明一种可模拟现场覆冰气象条件的人工覆冰试验平台中活动 隔离板安装示意图；

图4是本发明一种可模拟现场覆冰气象条件的人工覆冰试验平台中绝缘 子串安装示意图。

图中，1.墙体，2.雾化装置，3.风向控制装置，4.绝缘子串，5.穿墙 套管，6.密封门，7.观测窗，8.进水装置，9.水管，10.喷嘴，11.H型雾 化导轨，11-1.第一导轨，11-2.轨体，12.洞孔，13.负压风机，14.调速 器，15.隔离板，16.卡槽，17.试验导线，18.风筒，19.顶板，20.倾斜 板，21.底板，22.底座，23.温度控制箱，24.温湿度压力显示器，25.制 冷机，26.加热器，27.温湿度巡检仪，28.风速风向检测仪，29.线夹，30. 升流器，31.升压器，32.铁钩，33.球头，34.铁链。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种可模拟现场覆冰气象条件的人工覆冰试验平台，俯视图如图 1所示，包括墙体1，墙体1为由6块保温板构成的密闭的长方体试验平台， 墙体1的6块保温板采用聚氨酯双面彩钢板，其中底部的保温板涂有高耐寒 的高强聚氨酯防水涂料，墙体1的一个侧面上设置有密封门6，封门6的两 侧分别安装有高透有机玻璃观测窗7，墙体1内设置有雾化装置2、风向控 制装置3、数据控制监测系统、试验设备。

墙体1选用聚氨酯双面彩钢板，其导热系数低，热工性能好；具有防潮、 防水、防火、阻燃的性能且耐高温；优良的隔热性能最大限度减少壁面厚度， 从而增加室内使用面积；保温性能优良、抗冻融且具有很强的吸声性能。

底部的保温板涂有高耐寒的高强聚氨酯防水涂料，其强度高、弹性好、 粘附力强，物理性能优良；环保，对环境无污染；耐酸碱、耐腐蚀、耐热、 耐寒，不透水性强。

其中，雾化装置2包括置于墙体1外侧的进水装置8，进水装置8包括 高压泵及蓄水桶，利用高压泵使液体获得较高的压力(2到20MP)，进水装 置8的高压泵连接水管9的一端，水管9的另一端与蓄水桶连接，如图2所 示，水管9穿过墙体1上开的洞孔12进入墙体1内部，洞孔12与水管9之 间密封；水管9在墙体1内部架设在H型雾化导轨11上，H型雾化导轨11 包括两个相互平行的第一导轨11-1，第一导轨11-1固定在长向的墙体1的 内侧壁上，两个第一导轨11-1之间垂直设置有在第一导轨11-1上移动的轨 体11-2，在轨体11-2上架设的水管9内密封等间距设置有喷座，喷座上安 装有喷嘴10，喷嘴10选用椭圆形喷嘴口安装于喷座上，液体分布呈平面薄 片形，可成扇形喷雾。喷嘴10依据实验需求可更换不同型号，继而调控液 滴中值体积直径大小。余出水量由水管9接入进水装置8内设的蓄水桶内， 循环可持续利用。H型雾化导轨11由多个螺丝固定于墙体1内部，轨体11-2 可以在第一导轨11-1上灵活移动，即可任意调整喷淋范围。

风向控制装置3包括两个负压风机13，两个负压风机13均在远离密封 门6的一侧，负压风机13与墙体1外侧的调速器14连接，调速器14的风 速在0～20m/s可调，负压风机13的靠近密封门6的一侧设置有风筒18，风 筒18由若干风管排列而成，风筒18用于稳定气流场。

风筒18远离负压风机13的一侧设置有3个相互平行的隔离板15，隔离 板15与风筒18垂直且紧贴设置；隔离板15的顶部设置有顶板19，如图3 所示，隔离板15的两端通过卡槽16与顶板19固定，隔离板15可以任意拆 卸，以确保墙体1内稳定气流场，且可对同一试验导线17不同喷嘴10下液 滴直径大小的覆冰实验同时进行，互不干扰。

顶板19与风筒18之间架设有倾斜板20，风筒18的上下两端分别设置 有上下两块底板21，风筒18上部的底板21与倾斜板20连接，而隔离板15 与风筒18紧贴设置，因此隔离板15在靠近风筒18的部分是与倾斜板20相 匹配的倾斜设置的，风筒18下部的底板21下方设置有底座22，底座起支撑 作用；顶板19的两端分别固接在第一导轨11-1上。

数据控制监测系统包括置于墙体1外侧的温度控制箱23、温湿度压力显 示器24，温度控制箱23分别连接有制冷机25和加热器26，温度控制箱23 完成对制冷机25及加热器26的调控，制冷机25和加热器26与负压风机13 位于风筒18的同侧，温湿度压力显示器24的两根引线穿入墙体1内部；

温度控制箱23可调温度范围-20℃～45℃，控制精度：±0.5℃。

数据控制监测系统还包括置于墙体1内部的温湿度巡检仪27、风速风向 检测仪28，用于实时在线监测墙体1内部参数，将获取数据无线传输到主机， 经主机数据整合处理，液晶屏显示。

试验设备包括两套试验导线17，试验导线17的两端均套接有穿墙套管 5，穿墙套管5最高可升压至10kV，最高升流至2kA，两种功能分时复用， 穿墙套管5部分位于墙体1内部、部分位于墙体1外部，试验导线17依次 垂直穿过隔离板15；

如图4所示，墙体1的顶部固接有两个铁钩32，铁钩32通过球头33、 铁链34悬挂绝缘子串4，根据绝缘子串4长度调整铁链34长度，绝缘子串 4通过线夹29与试验导线17连接。铁钩最大载重量50kg。

穿墙套管5型号为FCGW-24/400-4000，电压等级24kV，电流等级 2000A，温度范围-40到60℃，防污等级4级，导电芯材质为铝，绝缘材质 是高温硫化硅橡胶。

升流器30与升压器31置于墙体1外部，需要模拟覆冰导线融冰时，将 试验导线17与升流器30串联，需要模拟绝缘子闪络时将绝缘子串4与升压 器31连接。

以对导线覆冰为例：

①开启温湿度控制箱23，设定墙体1内环境温度、湿度，制冷机25开 始工作；

②开启负压风机13，由调速器14调控风速，待环境温度、湿度、气流 场稳定；

③进水装置8加压，调节喷嘴10的雾化效果，同时调整轨体11-2直至 实验所需的喷淋位置为止；

④对试验导线17覆冰，温湿度巡检仪27、风速风向检测仪28实时在线 监测墙体1内部参数，将获取数据无线传输到主机，经主机数据整合处理， 并在液晶屏上显示；

⑤关闭喷嘴10、负压风机13、制冷机25，开启加热器26，待导线融冰；

⑥擦拭导线，待墙体1内温湿度恒定时重复步骤1。调节调速器14转速、 更换喷嘴10型号、改变温湿度控制箱23的温湿度数值，可模拟雨凇、雾凇、 混合淞的导线覆冰。

本发明一种可模拟现场覆冰气象条件的人工覆冰试验平台的设计，可同 时进行多组导线、绝缘子覆冰、融冰对比实验；给绝缘子、导线覆冰机理研 究提供平台，实验参数可调、可控，实验装置灵活、易操作，实验数据采集 及时、便于监测，实验方式多样化，且可多组实验对比进行，最大限度提高 效率。